機械設計課程設計二級展開式圓柱齒輪減速器

1、機械設計課程設計計算說明書 設計題目：二級展開式圓柱齒輪減速器設計者： 指導教師： 年 月 日一、傳動方案擬定.2二、電動機的選擇.2三、計算總傳動比及分配各級的傳動比.3四、運動參數及動力參數計算.3五、傳動零件的設計計算.4六、軸的設計計算.11七、滾動軸承的選擇及校核計算.13八、 鍵聯接的選擇及校核計算.15設計參數：1、 運輸帶工作拉力:f=2.7kn2、 運輸帶工作速度:v=1.6m/s 3、 滾筒直徑：d=450mm；4、 工作壽命：10年，2班制，大修期3年， 所以，；h=28103005、 工作條件：載荷平穩(wěn)，空載啟動，室內工作，有粉塵；。傳動裝置設計：一、 傳動方案：展開式

2、二級圓柱齒輪減速器。二、選擇電機：1、 類型：y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機；2、 型號：工作機所需輸入功率：pw =fv/1000kw=27001.6/10000.95=4.55kw電機所需功率：p0=p/1=4.55/0.890=5.11kw，其中，為電動機軸至卷筒軸的傳動裝置總效率1電機轉速選：1500；所以查表選電機型號為：y132s-4 電機參數：額定功率：5.5 kw滿載轉速：1440電機軸直徑：三、 傳動比分配：傳動裝置總傳動比i= / （）其中：為高速級傳動比，為低速級傳動比，且，取，則有：;四、傳動裝置的運動和動力參數1、 電機軸： ； ；2、 高速軸：;

3、；;3、 中間軸：; ;4、低速軸： ;5、工作軸：; ;將以上算得的運動的動力參數列表如下：軸名參數電動機軸i軸ii軸iii軸工作軸轉速n(r/min467.9767.97功率p(kw)5.115.0084.8334.6654.55轉矩t(nm)33.8933.21174.57655.4639.08傳動比i1.005.4463.891.00效率0.980.9650.9650.975傳動零件設計：一、齒輪設計（課本p147）高速級設計參數： 1、選材：大齒輪：45，調質處理表面淬火，硬度4050hbs；小齒輪：45，調質處理表面淬火，硬度4050 hbs。2、按齒面接

4、觸強度設計(1)確定公式內的各項參數值1)試選載荷系數 1) 小齒輪的工作轉矩：2)3)計算應力循環(huán)次數 4) 由圖9-35查表的接觸疲勞壽命系數5) 計算接觸疲勞許用應力 取安全系數 ;(2) 計算齒輪參數1) 求小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值 2) 圓周速度 3) 計算齒寬 4) 5) 計算載荷系數 根據v=2.30m/s,8級精度,由圖9-31得動載荷系數 直齒輪,假設,由表9-8查得由表9-7查得使用系數 ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故載荷系數6) 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑,7) 計算模數m3.按齒根抗彎強度設計 (1) 確定公式內的各項參數數值 1) 查圖9

5、-39得大小齒輪的疲勞極限：;2) 由圖9-38查得抗彎疲勞壽命系數: ;3) 取抗彎疲勞安全系數， 所以:4) 計算載荷系數 5)查取應力校正系數.由表9-11可查得,插值求得 6)查取應力校正系數.由表9-11可查得,插值求得 7)計算大,小齒輪的并加以比較 小齒輪的數值大. (2)設計計算 0對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數m略大于由齒根彎疲勞強度計算的模數,由于齒輪模數m的大小取決于抗彎強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由抗彎強度算得的模數1.40,并就近圓為標準值,按接觸強度算得的分度直徑,由 4. 幾何尺寸計算 1)計算分度圓

6、直徑 , 2)計算中心距 3)計算齒輪寬度 圓整,取 5.驗算 ,合格 低速級：設計參數： 1、選材：大齒輪：45，調質處理表面淬火，硬度4050hbs；小齒輪：45，調質處理表面淬火，硬度4050 hbs。2、按齒面接觸強度設計(1)確定公式內的各項參數值1)試選載荷系數 1) 小齒輪的工作轉矩：2)3)計算應力循環(huán)次數 4) 由圖9-35查表的接觸疲勞壽命系數5) 計算接觸疲勞許用應力 取安全系數 ;(3) 計算齒輪參數1) 求小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值 2) 圓周速度 3) 計算齒寬 4) 5) 計算載荷系數 根據v=0.682m/s,8級精度,由圖9-31得動載荷系數 直齒輪,假

7、設,由表9-8查得由表9-7查得使用系數 ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故載荷系數6) 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑,7) 計算模數m3.按齒根抗彎強度設計 (1) 確定公式內的各項參數數值 1) 查圖9-39得大小齒輪的疲勞極限：;2) 由圖9-38查得抗彎疲勞壽命系數: ;3) 取抗彎疲勞安全系數， 所以:4) 計算載荷系數 5)查取應力校正系數.由表9-11可查得,插值求得 6)查取應力校正系數.由表9-11可查得,插值求得 7)計算大,小齒輪的并加以比較 小齒輪的數值大. (2)設計計算 0對比計算結果,由齒面接觸疲勞強度計算的模數m略大于由齒根彎疲勞強度計算的模數,

8、由于齒輪模數m的大小取決于抗彎強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關,可取由抗彎強度算得的模數2.40,并就近圓整為標準值,按接觸強度算得的分度直徑,由 4. 幾何尺寸計算 1)計算分度圓直徑 , 2)計算中心距 3)計算齒輪寬度 圓整,取 5.驗算 ,合格 所以，計算得齒輪的參數為：高速級 大2401.52214225小4412030低速級大2152.52213545小558650 二、初算軸徑 （軸的材料均用45號鋼，調質處理）高速軸：，（外伸軸，a=107），根據聯軸器參數選擇 ；中間軸：，（非外伸軸，a=118），具體值在畫圖時確定；低速軸：，（外伸

9、軸，a=107），根據聯軸器參數選擇 。三、軸承的潤滑方式選擇：高速級齒輪的圓周速度為： 所以，軸承采用油潤滑。高速級小齒輪處用擋油板。 四、輸入軸的設計計算1、軸的結構設計（1）軸上零件的定位，固定和裝配兩級展開式圓柱齒輪減速器中可將齒輪安排在箱體兩側，齒輪由由軸肩定位，套筒軸向固定，聯接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩定位，軸承兩端分別用端蓋密封與固定。采用過渡配合固定。（2）確定軸各段直徑和長度i段：d1=22mm 長度取l1=52mmii段:d2=25mm初選用6205型滾動球軸承，其內徑d=25mm,外徑d=52 mm,寬度b=15mm考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁

10、應有一定距離。通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，并考慮聯軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此,故ii段長：l2=60mmiii段 :安裝軸承的軸肩定位，d3=30mm l3=3mm段直徑d4=25mm長度 l4=40mm段直徑d5=35mm. 長度l5=28mm該軸段安裝高速小齒輪，齒輪分度圓直徑為44mm，可以判斷e2.5m,因此，該齒輪為齒輪軸。vi段安裝軸承的軸肩定位,l6=5mm vii段 該段為支撐段，取d8 =25mm l=15mm初選用6205型滾動球軸承，其內徑d=25mm,外徑d=52 mm,寬度b=15mm中間軸的設計計算1、軸的結構設計（1）軸的零件定位，固定和裝配齒輪

11、的一端用軸肩定位，另一段用套筒固定，傳力較方便。兩端軸承常用同一尺寸，以便加工安裝與維修，為便于裝拆軸承，軸承上軸肩不宜太高。軸承兩端分別用端蓋密封與固定。（2）確定軸的各段直徑和長度i段：取d1=35mm初選6027型滾動球軸承，其內徑為35mm，外徑為72mm，寬度為17mm?？紤]齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長20mm，則該段長l1=37mm 。ii段：安裝高速大齒輪段長l2=23mm 直徑d2=40mm。iii段：固定ii段齒輪軸肩取d3=50mm l3=8mmiv段：取d4=40mm l4=48mm該軸段安裝低速小齒輪，齒輪分度圓直徑為55 mm，安裝軸

12、徑為40mm，可以判斷e2.5m,因此，該齒輪為齒輪軸。齒輪距iii段軸徑4mm。v段：d5=35mm l5=30mm軸承選6027型滾動球軸承，內徑d=35mm,外徑d=72mm，寬度b=17mm(3)按彎扭復合強度計算低速小齒輪求分度圓直徑：已知d1=55mm求轉矩：已知tii=174.57nm求圓周力ft：ft=2tii/d1=2174.57103/55=6348n求徑向力fr：fr=fttan=63480.364=1929.8n高速大齒輪求分度圓直徑：已知d1=240mm求轉矩：已知tii=174.57nm求圓周力ft：ft=2tii/d1=2174.57103/240=1454.75

13、n求徑向力fr：fr=fttan=1454.750.364=529.5n求支反力fz、fz、ry、ry在垂直面中可得ry+ ry=fr+fr 以ry 為支點，由力矩方程可得43fr+ （43+43）fr= （43+43+45）ry 代入數據，可得：ry=1018.6nry =1440.7n在水平面中 同理可得：fz=2554.25nfz=4644.9n截面c在垂直面彎矩為mc1=115.63nm(3)截面c在水平面彎矩為mc2=209.02nm(4)計算合成彎矩mc=（mc12+mc22）1/2=（115.632+209.022）1/2=238.87nm(5)計算當量彎矩：取=1mec=mc2

14、+(t)21/2=238.872+(1174.57)21/2=295.86nm(6)校核危險截面c的強度由式（10-3）e=mec/（0.1d）=295.86103/(0.1313)=99.31mpa-1b=268mpa此軸強度足夠輸出軸的設計計算1、軸的結構設計（1）軸的零件定位，固定和裝配兩級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承非對稱分布，齒輪右面用軸肩定位，左面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長度初選6210型深溝球軸承，其

15、內徑為50mm，大徑90mm,寬度為20mm。考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則1段長41mm，2段安裝齒輪段長度為43mm，d=52mm,軸肩定位為3mm,3段d=54mm,l=40mm,4段取套筒長為20mm，初選6210型深溝球軸承，其內徑為50mm，大徑90mm,寬度為20mm，故此段長40mm，5段d=48mm，l=45mm，六段d=47mm，l=50mm。七、滾動軸承的選擇及校核計算根據根據條件，軸承預計壽命163003=14400小時1、計算輸入軸承（1）已知n=1440r/min兩軸承徑向反力：fr1=fr2=500.2n初先兩軸承

16、為滾動球軸承6205型根據課本得軸承內部軸向力fs=0.63fr 則fs1=fs2=0.63fr1=315.1n(2) fs1+fa=fs2 fa=0故任意取一端為壓緊端，現取1端為壓緊端fa1=fs1=315.1n fa2=fs2=315.1n(3)求系數x、yfa1/fr1=315.1n/500.2n=0.63fa2/fr2=315.1n/500.2n=0.63根據課本得e=0.68fa1/fr1e x1=1 fa2/fr214400h預期壽命足夠2計算中間軸承 (1)已知n=264.4r/min fa=0 fr=faz=903.35n試選6210型深溝球軸承根據課本得fs=0.063fr

17、,則fs1=fs2=0.63fr=0.63903.35=569.1n(2)計算軸向載荷fa1、fa2fs1+fa=fs2 fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：fa1=fa2=fs1=569.1n(3)求系數x、yfa1/fr1=569.1/903.35=0.63fa2/fr2=569.1/930.35=0.63根據課本p263表（11-8）得：e=0.68fa1/fr1e x1=1y1=0fa2/fr214400h此軸承合格3、計算輸出軸承(1)已知n=67.94r/minfa=0 fr=faz=903.35n試選6210型深溝球軸承根據課本得fs=0.063fr

18、,則fs1=fs2=0.63fr=0.63903.35=569.1n(2)計算軸向載荷fa1、fa2fs1+fa=fs2 fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：fa1=fa2=fs1=569.1n(3)求系數x、yfa1/fr1=569.1/903.35=0.63fa2/fr2=569.1/930.35=0.63根據課本p263表（11-8）得：e=0.68fa1/fr1e x1=1y1=0fa2/fr214400h此軸承合格八、鍵聯接的選擇及校核計算i軸：1輸入軸與聯軸器聯接采用平鍵聯接軸徑di1=16mm,li1=52mm查手冊得，選用a型平鍵，得：鍵 bh=5mm5mm l=li1-b=52-5=47mmti=17n?m h=5mm根據課本式得p=4ti/di1hl=4171